高燃速固体推进剂用的新型预聚物

二茂铁、烷基二茂铁及其他一些二茂铁衍生物已被广泛用作复合固体推进剂的燃速催化剂,但是在贮存时这些化合物会有从推进剂内向外迁移的缺点,因而使火箭发动机的弹道性能严重恶化.本文作者合成出一些含有二茂铁基团的新功能预聚物,它们是用有机硅二茂铁衍生物Fc-R-SiH(CH_3)_2(其中R为烷基或苯基)与低分子量端羟基聚了二烯(含20%1、2加成和80%1、4不饱和度)通过氢硅化反应而接技上去的,这些新型预聚物命名为BUTACENES.这些预聚物同固体推进剂中通常用作燃速催化剂的其他一些二茂铁衍生物相比,对提高燃速来说,至少具有同样的效果.工作开始阶段,对相当于丁羟预聚物中C-C双键(1、2顺 1、4和反 1、4结构)的模型化合物与作为二茂铁硅烷的二甲基苯代硅烷进行大量的反应试验,这些反应用氯铂酸六水合物(H_2PtCl_6·6H_2O)的异丙醇溶液进行催化,通过对这些化合物的氢硅化反应动力学研究,证明了1、2双键的活性远远大于1、4双键.这个结论对二甲基苯代硅烷与端羟基聚丁二烯的加成反应来说,也是适用的.而这种加成反应不会影响端羟官能团.此后,合成出许多含Si-H键的有机硅二茂铁衍生物.还研究了各种参数对氢硅化反应速率和产率的影响,包括温度、溶剂性质、催化剂性质和反应条件.反应动力学数据是用红外光谱图进行核对     

高燃速推进剂燃速控制研究

研究了影响高燃速推进剂燃速的主要因素,分析了配方调试与装药生产之间的相关性,试验了新的发动机点火方法。通过工艺试验,制定和实施了细粒度AP预粉碎及在线粒度监测工艺,确定了推进剂配方预示与生产之间的间隔。新的发动机点火方法成功地应用于某助推器的装药,燃速批次合格率达到100%。顺利保障了地面抽检、高低温地面试验以及独立回路弹和闭合回路弹飞行试验。     

高燃速推进剂标准物质研究

在高燃速推进剂成熟配方的基础上选择标准物质的候选物,确定了合理的试样尺寸和制作工艺,制备了燃速定值范围在35~60、70~90、100~120 mm/s的3种高燃速标准物质。其均匀性和稳定性经考核合格后,采用多次定值试验确定其特性量值与不确定度。结果表明,高燃速推进剂标准物质可满足不同燃速范围燃速仪检定的需要,可确保测试结果准确可靠。     

高燃速丁羟推进剂配方研究

通过多种途径的试验,对高燃速丁羟推进剂配方进行了研究.试验结果表明,采用超细防结块氧化剂和液固组合燃速催化剂能使推进剂的燃速达到70mm/s以上(在6.864Mpa压强下);采用组合工艺助剂可改善推进剂工艺性能.本推进剂燃烧稳定,压强指数和温度敏感系数较低,力学性能良好,为高燃速推进剂的研制奠定了良好的基础.     

含FOX-12的高燃速HTPB推进剂性能

为降低高燃速HTPB推进剂的感度,探讨了N-脒基脲二硝酰胺盐(FOX-12)对该推进剂能量性能、燃烧性能和安全性能的影响.结果表明,FOX-12使推进剂的燃温(Tc)、平均相对分子质量(M)和爆热(Qv)均降低,但对推进剂比冲(Isp)的影响较小,FOX-12含量为5％时,Isp降低约0.458％.随FOX-12含量增...     

碳硼烷衍生物在高燃速丁羟固体推进剂中的应用研究

针对高燃速推进剂的发展需求,筛选出一种成本较低的二茂铁型碳硼烷衍生物TPT-01,研究了其作为燃速催化剂对高燃速丁羟(HTPB)固体推进剂工艺性能、燃烧性能、安全性能的影响及迁移性情况。结果表明,添加6%TPT-01的HTPB推进剂药浆粘度较低,工艺性能良好;HTPB推进剂药浆及成品药安全性能良好;HTPB推进剂6.86 MPa下燃速由24.2 mm/s提高至49.6 mm/s, 6.86～15 MPa的静态燃速压强指数为0.330;此外,TPT-01在HTPB推进剂中的迁移性低于辛基二茂铁,有利于HTPB推进剂的燃烧稳定性和界面粘接性能;相较于辛基二茂铁和正己基碳硼烷NHC物理掺混使用,TPT-01是一种效果更好的燃速催化剂。     

高燃速推进剂中苯乙烯残留量对发动机燃速的影响

介绍了Φ１１８ｍｍ标准发动机装药在不同自然存放天数下，其燃速随着自然存放天数增加呈现出上升的规律性。通过数理统计分析确定了存放天数指标，并在批量生产中有效地控制了全尺寸固体发动机燃速性能。     

新型固化催化剂对高燃速HTPB推进剂性能的影响

文章研究了新型固化催化剂CSH-01对高燃速HTPB-IPDI推进剂力学性能、工艺性能、高温加速老化性能及推进剂/衬层界面粘接性能的影响。结果表明,添加0.04%CSH-01的固体推进剂,在固化时间不变的情况下可将推进剂固化温度从70℃降低到50℃;在较低的固化参数下推进剂的力学性能便可以达到较高的水平;固化后的推进剂中的异氰酸酯基团数量变少,减轻了推进剂后固化现象,使推进剂的高温加速老化性能也得到改善;推进剂药浆50℃下保温5 h的粘度为1177.8 Pa·s,可满足推进剂生产对工艺性能的要求;添加CSH-01的高燃速IPDI型HTPB推进剂与衬层中的固化反应速率更匹配,可改善推进剂的界面粘接性能。总之,与TPB相比,CSH-01具有更及时、适中的催化效果,是高燃速HTPBIPDI推进剂较为理想的固化催化剂。     

固体发动机推进剂燃速预估研究

介绍了用随机小尺寸试验发动机平均燃速预估全尺寸发动机燃速的方法，讨论了全尺寸发动机燃速预估精度及其影响因素，并通过实例指出提高全尺寸发动机燃速预估精度的主要途径。     

电场效应提高固体推进剂的燃速

本发明阐述了一种提高含有金属丝和/或金属片等的固体推进剂燃速的方法.将推进剂药柱与二个电极相连,通上直流电后,由于产生电场效应而提高了该推进剂的燃速.本方法对含有在靠近发动机壁和芯棒表面处呈定向排列的金属丝和/或金属片等的推进剂燃速的不均匀性提供了一种补偿方法.     

1^#铝粉用于中燃速丁羟固体推进剂的研究

研究并考察了1~#及3~#铝粉对中燃速丁羟固体推进剂性能的影响。研究结果表明,通过球形AP级配调整,采用1~#铝粉代替3~#铝粉,不仅降低了推进剂成本,保持了3~#铝粉推进剂的良好性能,而且使常温延伸率提高5%左右。     

固体推进剂侵蚀燃速临界条件的度量

本文对那些最强烈影响侵蚀燃速随大发动机尺寸而变化的因素作用进行了测量,提出了侵蚀燃烧临界条件的尺度准则,给出了控制侵蚀燃烧现象有关参数变化时,对侵蚀开始出现的转变尺度临界条件度量的一系列发动机试验结果。试验结果和分析表明,侵蚀燃烧随推进剂燃速、发动机压力、质量流率的变化趋势和已有文献报导的结果相一致。绘出燃速增量与横向流速、比质量流率或横向流雷诺数的关系曲线,并不能提供必需的临界条件尺度相关性。对于湍流转变和侵蚀临界条件的速度分布来说,横向流雷诺数与燃面退移雷诺数间的尺寸相关性,说明了发动机中位置/流动历程的影响。将燃面退移雷诺数转变成轴向位置为特征尺寸的雷诺数时,可将临界条件尺度位置的依赖性归并为一条幂次相关曲线。     

国内外复合固体推进剂燃速催化剂研究进展

综述了20世纪90年代前后复合固体推进剂燃速催化剂国内外研究进展情况,并重点介绍了近年来出现的纳米燃速催化剂及其对推进剂燃烧性能的影响。能产生协同效应的纳米复合型催化剂是目前的研究重点。集能量、键合、无烟、增塑、粘合功能的多功能燃速催化剂也成为复合固体推进剂燃速催化剂发展的重要方向。     

固体推进剂燃速密闭爆发器测试方法

介绍了固体推进剂燃速特性的密闭爆发器测试法,给出了该法的物理模型和数学模型,以及用改性双基推进剂试样进行的测试。试验结果表明该方法的测试误差小于2%,有很好的重现性。     

低燃速高固体含量HTPB推进剂

对大型发动机用的低燃速高固体含量HTPB推进剂进行了研制。采用超支化SU-2助剂降低推进剂药浆粘度为提高配方固体含量的方式,优化SU-2助剂含量,研制出固体质量分数89%的推进剂配方。依据抑制AP分解的质子转移机理,分别用高氯酸烷基胺衍生物A1N、草酸铵T29降燃速剂,获取低燃速HTPB推进剂,针对试验得到的推进剂性能数据,分析了单项降燃速剂的推进剂燃烧性能存在不足,提出了选用价廉的高氯酸烷基胺衍生物A1N/草酸铵T29/细AP复配方法,既降低燃速又能降低压强指数。经装药试验验证,获得6.86 MPa燃速5.185 mm/s,3～11 MPa压强指数0.328,密度≥1.80 g/cm3,20℃最大拉伸强度σm≥1.0 MPa,-40℃最大伸长率εm≥61.0%;5 h使用期粘度为2625 Pa·s;综合性能优良的高固体含量低燃速HTPB推进剂。以提高推进剂固体含量增加密度,增大HTPB推进剂比冲的设计方法,可供低燃速HTPB推进剂的发动机借鉴。     

复合固体推进剂燃速国家一级标准物质

选择HTPB推进剂作为复合固体推进剂燃速标准物质的候选物,介绍了它的配方和工艺,进行了均匀性和3年稳定性检验,其结果满足要求。采用声发射和靶线两种不同原理的方法定值,并根据ISO导则1993(E)评定了定值的不确定度,得出燃速标准物质的标准值为10．229mm／s,合成标准不确定度为0．076mm^2／s(测试条件：7MPa,20℃下)。     

复合固体推进剂应变对燃速的直接影响

本文提出了一种数学模型来预示由应变引起的复合固体推进剂燃速增大。模型假定燃速的增加是由于火焰进入由应变引起的药柱裂缝和空穴。在应力作用下,引起粘结剂与氧化剂粘结破裂而生成的这些随机分布裂纹的数量、尺寸,可用裂纹扩展分析法得到。用Summerfield燃速公式計算出火焰高度,然后用火焰高度計算由火焰穿入裂缝使燃面增加而引起的燃速增量。所得的数据与已发表的资料作了对比,证明存在压力和应变阈值。高于此值便出现燃速增大。但模型预示的压力和应变阈值,分别比预期的低和高。文中还讨论了本模型的其它结果及应用。     

微波法测量固体推进剂燃速的初探

根据多普勒效应,本文叙述了运用微波技术在 T 形发动机上进行固体推进剂燃速的测量工作.实验结果表明,通过测量多普勒频率,可以测定发动机工作条件下的稳态燃速.但是,对 T 形发动机中的动态燃速的测定,还需利用多普勒相移测量法,通过提高空问分辨力来实现.实验结果表明,微波测频法是技术上易实现的一种方案.因此,本文最后提出在测频法基础上进行动态燃速测量的设想.     

超高燃速固体推进剂燃烧问题的讨论

本文根据R.A.Fifer的报告(AD/A121668,1982)编写而成.文中讨论了超高燃速固体推进剂的对流燃烧特征,对流燃速与材料的化学组成、孔隙率力学强度等的关系;阐述了表征对流燃速的密闭爆发器和靶线法试验结果之间存在的较大差异;分析了影响超高燃速材料感度的因素;最后展望了进一步研究的问题和可用的新技术。